基于视频光谱结合多项式纹理映射技术鉴别黑色书写墨迹

田紫雲; 陈维娜; 孙林杰; 潘正浩

doi:null

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

基于视频光谱结合多项式纹理映射技术鉴别黑色书写墨迹

光学测量与感知 | 更新时间：2025-09-22

- 基于视频光谱结合多项式纹理映射技术鉴别黑色书写墨迹
- Identification of black handwriting ink tracks based on video spectrum combined with polynomial texture mapping
- 光学技术 2025年51卷第5期页码：626-633
- 作者机构：
  
  中国人民公安大学侦查学院，北京 100038
- 作者简介：
  
  田紫雲（2001— ），女，硕士研究生，从事文件检验研究。3237458485@qq.com
  陈维娜（1984— ），女，副教授，从事疑难文件检验及鉴定、语音同一认定技术方面的研究。645421515@qq.com
- 基金信息：
  
  中央高校基本科研业务费项目资助(2024JKF09┫结合深度学习与反射变换成像技术的形态类物证智能识别)
- DOI：
  中图分类号： TP391.41
- 收稿：2025-01-18，
  
  修回：2025-05-26，
  
  纸质出版：2025-09-20
- 稿件说明：
移动端阅览
田紫雲,陈维娜,孙林杰等.基于视频光谱结合多项式纹理映射技术鉴别黑色书写墨迹[J].光学技术,2025,51(05):626-633.

TIAN Ziyun,CHEN Weina,SUN Linjie,et al.Identification of black handwriting ink tracks based on video spectrum combined with polynomial texture mapping[J].OPTICAL TECHNIQUE,2025,51(05):626-633.
田紫雲,陈维娜,孙林杰等.基于视频光谱结合多项式纹理映射技术鉴别黑色书写墨迹[J].光学技术,2025,51(05):626-633. DOI：

TIAN Ziyun,CHEN Weina,SUN Linjie,et al.Identification of black handwriting ink tracks based on video spectrum combined with polynomial texture mapping[J].OPTICAL TECHNIQUE,2025,51(05):626-633. DOI：

摘要

当前黑色书写墨迹的检验方法普遍存在操作复杂、损坏检材等问题；为了探寻快速无损鉴别黑色墨迹的方法；采用视频光谱结合多项式纹理映射技术（PTM），考察了市场上114支不同品牌型号的黑色签字笔，首先用视频光谱仪进行红外光吸收检验和荧光检验，在此基础上PTM检验获得其反射率可视化图像，并进行量化分析；结果显示不同墨迹PTM图像的灰度值和平均光密度值存在差异，且具有负相关线性关系，可以区分视频光谱法难以区分的黑色墨迹。

Abstract

Current examination methods of black handwriting ink tracks generally suffer from operational complexity and damage to samples. To find a rapid and non-destructive method

this experiment investigated 114 black pens of different brands and models

adopting the method of video spectrum combined with polynomial texture mapping（PTM）. First

infrared light absorption test and fluorescence test were carried out with a video spectrometer. On this basis

obtain its reflectance visualization image by PTM

and perform quantitative analysis. The result showed the gray value and average optical density of PTM images varied among different tracks

and exhibited a negative linear correlation

enabling the distinction of black ink tracks that video spectroscopy cannot differentiate.

关键词

Keywords

references

曹艳萍 , 王照 , 韩瑞芳 . 傅里叶变换红外光谱技术鉴别黑色笔墨种类 [J ] . 榆林学院学报 , 2013 , 23 （ 02 ）: 27 — 31 .

Cao Yanping , Wang Zhao , Han Ruifang . Identification of black ink by Fourier transform infrared spectroscopy [J ] . Journal of Yulin University , 2013 , 23 （ 02 ）: 27 — 31 .

刘聪 , 杨尚鹏 . 荧光检验法判定打、复印文字朱墨时序的适用性研究 [J ] . 造纸装备及材料 , 2021 , 50 （ 09 ）: 150 — 152 .

Liu Peng , Yang Shangoeng . Research on the applicability of fluorescence test method to determine the ink timing sequence of typed and copied text [J ] . Papermaking Equipment & Materials , 2021 , 50 （ 09 ）: 150 — 152 .

林祥 , 庄顺 , 袁彬彬 , 等 . 同轴光垂直落射显微观察区分黑色签字笔墨水种类研究 [J ] . 海峡科学 , 2017 ,（ 02 ）: 41 — 42 .

Lin Xiang , Zhuang Shun , Yuan Binbin , et al . The research on coaxial light vertically epimicroscopic observation to distinguish black rollerballs ink type [J ] . Straits Science , 2017 ,（ 02 ）: 41 - 42 .

周珺 . 基于LRS-Ⅲ型拉曼光谱仪检测黑色笔迹 [J ] . 大学物理实验 , 2014 , 27 （ 06 ）: 27 — 29 .

Zhou Jun . Based on the LRS-Ⅲ raman spectrometer to detect black handwriting [J ] . Physical Experiment of College , 2014 , 27 （ 06 ）: 27 — 29 .

王志国 , 孙素琴 , 周群 , 等 . 黑色签字笔墨水的NIR FT-Raman光谱法研究 [J ] . 光谱学与光谱分析 , 2001 ,（ 06 ）: 794 — 797 .

Wang Zhiguo , Sun Suqin , Zhou Qun , et al . Studies of black roller pen inks by NIR FT-raman spectrometry [J ] . Spectroscopy and Spectral Analysis , 2001 ,（ 06 ）: 794 — 797 .

陈宁 , 李舒莹 , 张晓霞 . 基于金胶的表面增强拉曼光谱检验黑色书写墨迹 [J ] . 刑事技术 , 2016 , 41 （ 03 ）: 203 — 205 .

Chen Ning , Li Shuying , Zhang Xiaoxia . Analysis of handwriting from black roller and gel ink pen by surface-enhanced raman spectroscopy based on gold colloid [J ] . Forensic Science and Technology , 2016 , 41 （ 03 ）: 203 — 205 .

陈宁 , 徐文峰 , 张晓霞 , 等 . 基于银胶的表面增强拉曼光谱检验黑色签字笔墨迹 [J ] . 广东公安科技 , 2015 , 23 （ 03 ）: 22 — 26+44 .

Chen Ning , Xu Wenfeng , Zhang Xiaoxia , et al . Analysis of handwriting from black roller and gel ink pen by surface-enhanced raman spectroscopy based on silver colloid [J ] . Guangdong Public Security Science and Technology , 2015 , 23 （ 03 ）: 22 — 26+44 .

张倩 , 陈维娜 , 郝红光 . 高光谱成像技术在文件检验应用的研究综述 [J ] . 应用化工 , 2020 , 49 （ 01 ）: 165 — 170 .

Zhang Qian , Chen Weina , Hao Hongguang . A review of research on hyperspectral imaging technology in document inspection applications [J ] . Applied Chemical Industry , 2020 , 49 （ 01 ）: 165 — 170 .

郝艳丽 , 张彪 . 利用光谱成像技术检验添改字迹的研究 [J ] . 电子质量 , 2022 ,（ 07 ）: 143 — 147 .

Hao Yanli , Zhang Biao . An experimental study on the inspection of altered handwriting by spectral imaging technology [J ] . Electronics Quality , 2022 ,（ 07 ）: 143 — 147 .

申思 , 石智峰 . 光学方法区分黑色签字笔墨水种类的研究 [J ] . 广东公安科技 , 2013 , 21 （ 03 ）: 12 — 14+30 .

Shen Si , Shi Zhifeng . The study of optical methods to distinguish the types of black signature pen inks [J ] . Guangdong Public Security Science and Technology , 2013 , 21 （ 03 ）: 12 — 14+30 .

叶卓龙 , 王长亮 , 崔岚 . 利用显微分光光度计鉴别黑色中性笔墨水 [J ] . 中国司法鉴定 , 2019 ,（ 03 ）: 40 — 44 .

Ye Zhuolong , Wang Changliang , Cui Lan . Using microspectrophotometry to distinguish black gel ink [J ] . Chinese Journal of Forensic Sciences , 2019 ,（ 03 ）: 40 — 44 .

王志勇 , 王炳娟 , 邹洪 . 薄层色谱法鉴别黑色签字笔油墨种类 [J ] . 理化检验（化学分册） , 2009 , 45 （ 01 ）: 14 — 15+18 .

Wang Zhiyong , Wang Bingjuan , Zou Hong . Identification of category of blank gel pen ink by TLC [J ] . Physical Testing and Chemical Analysis（Part B:Chemical Analysis） 2009 , 45 （ 01 ）: 14 — 15+18 .

李继民 . TLC法鉴别黑色签字笔油墨种类的研究 [J ] . 公安大学学报（自然科学版） , 2002 ,（ 06 ）: 11 — 14 .

Li Jimin . Research on the identification of black rollerball InkTypes by TLC method [J ] . Journal of People's Public Security University of China（Science and Technology） , 2002 ,（ 06 ）: 11 — 14 .

陈跃 , 王珊珊 , 苑金鹏 , 等 . 高效液相色谱-飞行时间质谱法区分黑色签字笔种类 [J ] . 山东科学 , 2015 , 28 （ 05 ）: 80 — 84 .

Chen Yue , Wang Shanshan , Yuan Jinpeng , et al . Black gel ink type distinction by high performance liquid chromatogram-time of flight mass spectrometer [J ] . Shandong Science , 2015 , 28 （ 05 ）: 80 — 84 .

黄晓晶 , 黎路 , 李鹏 , 等 . 加压毛细管电色谱法在鉴别圆珠笔油墨中的应用 [J ] . 色谱 , 2007 , （ 03 ）: 437 — 438 .

Huang Xiaojing , Li Lu , Li Peng , et al . Application of pressurized capillary electrochromatography in identification of ballpoint pen inks [J ] . Chinese Journal of Chromatography , 2007 ,（ 03 ）: 437 — 438 .

王舒超 , 崔岚 , 宋辉 , 等 . 气相色谱-质谱法分析3种常见品牌喷墨打印机84种墨水制备的墨迹样本中挥发性溶剂成分 [J ] . 理化检验（化学分册） , 2021 , 57 （ 09 ）: 781 — 787 .

Wang Shuchao , Cui Lan , Song Hui , et al . Analysis of volatile solvent components in ink samples prepared by 84 kinds of inks from 3 common brands of inkjet printers by Gas chromatography- mass spectrometry [J ] . Physical and Chemical Examination （Chemistry Branch） , 2021 , 57 （ 09 ）: 781 — 787 .

Malzbender T’Gelb D , Wolters H , et a1 . Polynomial texture maps [C ] // Computer Graphics and Interactive Techniques . Los Angeles, USA : ACM , 2001 :519— 528:

ResearchGate . Compression of polynomial texture maps [EB/OL ] .[ 2001-11 ] . https://www.researchgate.net/publication/2383871_Compression_of_Polynomial_Texture_Maps https://www.researchgate.net/publication/2383871_Compression_of_Polynomial_Texture_Maps

S N T M , J A V , J P O . Applications of reflectance transformation imaging for documentation and surface analysis in conservation [J ] . International Journal of Conservation Science , 2013 ,4（SPL.ISS.）: 535 — 548 .

Silvia F , Anna R , Biancamaria A , et al . Application of reflectance transformation imaging to experimental archaeology studies [J ] . Heritage , 2020 , 3 （ 4 ）: 1279 — 1286 .

Małgorzata G , Tomasz Ł . Applications of Reflectance Transformation Imaging （RTI） for books and objects on paper [J ] . Journal of Paper Conservation , 2023 , 24 （ 1 ）: 16 — 30 .

Clarke S , Christensen M A . Reflectance Transformation Imaging （RTI） of saw marks on bones [J ] . Journal of Forensic Radiology and Imaging , 2016 , 733 — 737 .

Britny M , Carolyn R . Reflectance Transformation Imaging （RTI） for the documentation of saw mark characteristics [J ] . Journal of Forensic Sciences , 2020 , 65 （ 5 ）: 1692 — 1697 .

刘颖 , 刘倩 , 李大湘 , 等 . 基于PTM模型文物纹理映射算法 [J ] . 计算机工程与应用 , 2020 , 56 （ 12 ）: 209 — 214 .

Liu Ying , Liu Qian , Li Daxiang , et al . Cultural relic texture mapping algorithm based on PTM model [J ] . Computer Engineering and Applications , 2020 , 56 （ 12 ）: 209 — 214 .

徐少良 . 基于反射变换成像技术的线形痕迹检验研究 [D ] . 北京 : 中国人民公安大学 , 2020 .

Xu Shaoliang . Research on linear trace detection based on reflection transform imaging [D ] . People's Public Security University of China , 2022

梁适 . RTI在笔迹三维特征检验中的应用初探 [D ] . 上海 : 华东政法大学 , 2018 .

Liang Shi . The application of RTI in the three-dimensional Feature test of handwriting [D ] . East China University of Political Science and Law , 2018 .

林红 , 裴雷 , 刘宁 , 等 . 反射变换成像技术显现喷墨打印机星形轮齿痕个体特征 [J ] . 中国刑警学院学报 , 2018 ,（ 02 ）: 79 — 82 .

Lin Hong , Pei Lei , Liu Ning , et al . Reflection transform imaging technique reveals individual characteristics of star gear marks in inkjet printer [J ] . Journal of the Chinese Criminal Police Academy , 2018 ,（ 02 ）: 79 — 82 .

刘宁 . 运用反射变换成像技术显现黑色签名字迹书写笔压 [J ] . 警察技术 , 2015 ,（ 05 ）: 32 — 34 .

Liu Ning . Using reflection transform imaging technique to reveal black signature writing pen pressure [J ] . Police Technology , 2015 ,（ 05 ）: 32 — 34 .

张树彬 , 韩星周 . 基于反射变化成像技术对临摹签名笔压特征的分析初探 [J ] . 警察技术 , 2024 （ 1 ）: 77 — 80 .

Zhang Shubin , Han Xingzhou . A preliminary study on the analysis of pen pressure characteristics of tracing signatures based on reflection transform imaging technology [J ] . Police Technology , 2024 （ 1 ）: 77 — 80 .

吴晓 . 基于RTI技术对钢印印文的检验技术研究 [J ] . 法制博览 , 2022 ,（ 02 ）: 88 — 90 .

Wu Xiao . Research on inspection technology of Steel seal based on RTI technology [J ] . Legal Review , 2022 ,（ 02 ）: 88 — 90 .

朱明新 , 李阳 , 张里 . 反射变换成像技术在钢印印文检验中的应用 [J ] . 刑事技术 , 2016 , 41 （ 02 ）: 167 — 169 .

Zhu Mingxin , Li Yang , Zhang Li . Application of reflection transform imaging technology in Steel seal examination [J ] . Criminal Technology , 2016 , 41 （ 02 ）: 167 — 169

吴晓 , 林红 . 反射变换成像技术在打印变造文件中的应用 [J ] . 科教导刊（中旬刊） , 2018 ,（ 08 ）: 53 — 54+123 .

Wu Xiao , Lin Hong . Application of reflection transform imaging technology in printing altered documents [J ] . Science and Education Guide （Mid-Day Issue） , 2018 ,（ 08 ）: 53 — 54+123 .

霍晓伟 . 颜料型中性墨水性能优化研究 [D ] . 太原 : 太原理工大学 , 2020 .

Huo Xiaowei . Study on the performance optimization of pigmental gel ink [D ] . Taiyuan University of Technology , 2020 .

何海洋 , 赵鹏程 , 何宁 , 等 . 基于气相色谱技术研究黑色中性笔字迹中3种溶剂随书写时间的变化规律 [J ] . 理化检验（化学分册） , 2021 , 57 （ 09 ）: 769 — 775 .

He Haiyang , Zhao Pengcheng , He Ning , et al . Study on the variation of three solvents in the handwriting of black gel pen with writing time based on gas chromatography [J ] . Physical Testing and Chemical Analysis （Part B:Chemical Analysis） , 2021 , 57 （ 09 ）: 769 — 775 .

费颖颖 . 染料型中性墨水的配方设计 [D ] . 大连 : 大连理工大学 , 2013 .

Fei Yingying . Formulation of black dye-based gel ink [D ] . Dalian University of Technology , 2013 .

胡永辉 . 颜料型中性墨水制备过程 [J ] . 中国制笔 , 2023 ,（ 03 ）: 39 — 42 .

Hu Yonghui . Preparation processes of pigmental gel ink [J ] . China Writing Instruments , 2023 ,（ 03 ）: 39 — 42 .

王瑞华 . 签字笔墨水的组成分析 [J ] . 商场现代化 , 2012 ,（ 10 ）: 105 .

Wang Ruihua . Analysis of the composition of the ink of the signature pen [J ] . Market Modernization , 2012 ,（ 10 ）: 105 .

杨旭 , 施少陪 , 徐彻 , 等 . 荧光检验法在朱墨时序鉴定中的应用研究 [J ] . 中国司法鉴定 , 2014 ,（ 05 ）: 52 — 58 .

Yang Xu , Shi Shaopei , Xu Che , et al . Application of fluorescence examination in the sequencing of stamping and printing [J ] . Chinese Journal of Forensic Sciences , 2014 ,（ 05 ）: 52 — 58 .

陈维娜 , 杨春松 , 杨旭 . 视频荧光光谱图像技术鉴别复印纸 [J ] . 发光学报 , 2018 , 39 （ 05 ）: 713 — 722 .

Chen Weina , Yang Chunsong , Yang Xu . Forensic differentiation of copy paper by image processing techniques of video fluorescence spectroscopy [J ] . Chinese Journal of Luminescence , 2018 , 39 （ 05 ）: 713 — 722 .

徐素芳 . VSC40文检仪检验原理及在法学实验教学中的应用 [J ] . 实验室研究与探索 , 2012 , 31 （ 08 ）: 443 — 448 .

Xu Sufang . Principle and application of VSC40 document retrieval instrument in experimental teaching of law [J ] . Research and Exploration in Laboratory , 2012 , 31 （ 08 ）: 443 — 448 .

朱秀敏 , 吴建武 , 吴琼 . 光谱成像技术在文件检验中的应用 [J ] . 光电技术应用 , 2014 , 29 （ 01 ）: 40 — 42+48 .

Zhu Xiumin , Wu Jianwu , Wu Qiong . Application of spectral imaging technology in document inspection [J ] . Electro-optic Technology Application , 2014 , 29 （ 01 ）: 40 — 42+48 .

罗顿 , 贾晓光 . 数码照相机与视频荧光鉴别仪的物证检验应用比较 [J ] . 政法学刊 , 2004 ,（ 03 ）: 71 — 72 .

Luo Dun , Jia Xiaoguang . A comparative study on the application of digital camera and video fluorescence detector in the examination of material evidence [J ] . Journal of Political Science and Law , 2004 ,（ 03 ）: 71 — 72 .

熊玉英 , 钟婷 . SYW-650E型视频荧光文检仪在朱墨时序中应用的探索 [J ] . 广东公安科技 , 2021 , 29 （ 03 ）: 34 — 36 .

Xiong Yuying , Zhong Ting . Exploration of the application of SYW-650E video fluorescence document retrieval instrument in the ink timing sequence [J ] . Guangdong Public Security Science and Technology , 2021 , 29 （ 03 ）: 34 — 36 .

刘聪 , 杨尚鹏 . 荧光检验法判定打、复印文字朱墨时序的适用性研究 [J ] . 造纸装备及材料 , 2021 , 50 （ 09 ）: 150 — 152 .

Liu Cong , Yang Shangpeng . Research on the applicability of fluorescence test method to determine sequence of stamping and printing of typed and copied text [J ] . Papermaking Equipment & Materials , 2021 , 50 （ 09 ）: 150 — 152 .

魏巍 . 基于反射变换成像的表面痕迹检测技术研究 [D ] . 中国科学院大学 , 2019 .

Wei Wei . Application of reflectance transformation imaging for display of traces [D ] . Chinese Academy of Sciences , 2019 .

朱信冉 . 基于反射变换成像的笔迹检测与识别技术研究 [D ] . 中国科学院大学 , 2020 .

Zhu Xinran . Research on handwriting detection and recognition technology based on reflectance transformation imaging [D ] . Chinese Academy of Sciences , 2020 .

孙家广 , 胡事民 . 计算机图形学基础教程（第二版） [M ] . 北京 : 清华大学出版社 , 2005 .

Sun Jiaguang , Hu Shimin . Computer graphics fundamentals （2nd Edition） [M ] . Beijing : Tsinghua University Press , 2005 .

Malzbender T , Gelb D , Wolters H . Polynomial Texture Map （PTM） file format [EB/OL ] . （ 2018-06 ）（ 2024-8-20 ）, https//www.digitalpreservation.gov/formats/fdd/fdd000487.shtml https://www.digitalpreservation.gov/formats/fdd/fdd000487.shtml .

Pitard G , Le Goḯc G , Mansouri A , et a1 . Robust anomaly detection using reflectance transformation imaging for surface quality inspection [C ] // The 28th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques （SIGGRAPH '01） . Los Angeles,USA : ACM , 2001 : 550 — 561 ．

徐少良 , 郭威 , 韩雨彤 , 等 . 反射变换成像技术应用进展 [J ] . 激光与光电子学进展 , 2022 , 59 （ 08 ）: 43 — 50 .

Xu Shaoliang , Guo Wei , Han Yutong , et al . Application progress of reflection transform imaging [J ] . Laser and Optoelectronics Progress , 202 , 59 （ 08 ）: 43 — 50 .

Cultural Heritage Imaging . Reflectance Transformation Imaging （RTI） [EB/OL ] . [ 2021-02-01 ] . http:// culturalheritageimaging.org/ Technologies/RTI/index.html http://culturalheritageimaging.org/Technologies/RTI/index.html .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

用反射率和低相干技术测容器内液体的折射率

平面反射镜反射率检测系统研究

ESR膜及在POLAR探测器中的应用

光在两单轴晶体间界面的反射和透射

光在光轴取向任意条件下的晶体表面透射率